潮汐相互作用塑造具有三体共振链行星系统的周期比
地球与行星天体物理
2023-09-27 v1 太阳与恒星天体物理
混沌动力学
摘要
近年来，若干位于超级地球质量区间的紧密内行星系统（STIPs）被发现携有共振链。通常认为，行星对在原行星盘迁移阶段被困于平均运动共振（MMR）中，而宿主恒星引起的潮汐在极长时标上提供耗散源。本工作中，我们旨在研究携有三行星共振的 STIPs 中观测到的对精确通约的偏离，并分析潮汐如何在塑造 STIPs 共振偏移中发挥重要作用。我们分析了五个多行星系统（即 Kepler-80、Kepler-223、K2-138、TOI-178 与 TRAPPIST-1）中相邻行星对的共振偏移，凸显偏移中存在不同趋势。一方面，我们推导了偏移的解析估计，证实行星对偏离名义 MMR 源于三行星共振动力学。另一方面，我们进行了包含轨道迁移与宿主恒星潮汐耗散的 N 体模拟，采用简单预设以检验该机制在塑造观测偏移趋势上的有效性，并将研究聚焦于在相同一般设定下不同系统中共振模式的保持。我们发现，五个探测系统的偏移趋势均可由潮汐阻尼效应产生，而与所取潮汐因子数值无关。这是一种稳健机制，其在沿三行星共振高效移动系统的同时使其弛豫至平衡，从而诱发各行星对观测到的共振偏移。此外，我们表明对于 Kepler-80、K2-138 与 TOI-178，在系统估计年龄下，共振偏移的幅度也可由适当的潮汐因子复现。
引用
@article{arxiv.2308.07839,
title = {Tidal interactions shape period ratios in planetary systems with three-body resonant chains},
author = {Carolina Charalambous and Jean Teyssandier and Anne-Sophie Libert},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.07839},
year = {2023}
}
备注
Accepted for publication in A&A